二维拉格朗日和欧拉结合法在流处理器MASA上的实现与评测

现代半导体工艺技术的发展使得在单芯片上放置数百个运算单元成为可能,但是全局片上片外带宽受限。通用处理器体系结构不能较好地适应变化,仍然依靠全局片上结构,少量的运算单元。而流体系结构拥有大量的运算单元、鲜明的存储层次,使得在有限的片外带宽下,用高的本地带宽来满足大量运算单元的需求。首先介绍了原型MASA流体系结构,然后给出了爆轰流体力学中的二维拉格朗日和欧拉结合法(Ygx2)在流体系结构上实现的实例研究,最后用时钟精确的模拟器来评测应用的运行性能,结果表明Ygx2应用在500MHz的MASA上运行结果与1.6GHz的Iantium2的比较快近4倍,证实了流体系结构在高性能计算领域的极大潜力。     

子母弹结构特征对分离特性影响分析

超声速下子母弹的分离过程是一种包括多体运动边界与复杂气动流场干扰的多体分离问题.采用嵌套网格技术,对流体力学方程组及六自由度刚体动力学方程组进行了耦合求解,重点研究了子母弹的结构特征(包括子弹的数目、有无弹翼及排列方式等)对分离过程中流场特性的影响.结果 表明:嵌套网格技术能较好地模拟超声速子母弹分离过程中的复杂扰动流...     

车用爪极发电机新型三维分段等效磁路法研究

电励磁爪极发电机凭借其机械强度高、可靠性强等优点广泛应用于重型军用车辆领域。采用三维有限元法计算用时较长,而传统等效磁路法存在漏磁考虑不充分,结果不精确等缺陷。在现有二维磁路模型基础上,提出了一种基于轴向分段的爪极发电机新型三维磁路数学模型,该模型计算结果精确,漏磁考虑充分,大大降低了三维有限元法的计算时长。同时,推导出了各部分磁阻的解析计算公式,在此基础上得到了电机反电动势解析值以及磁密值。最后,通过对比分析三维有限元数值计算方法与新型三维磁路分析方法的解析结果表明了外特性曲线中两者电机端电压极差为4.45%,验证了所提出方法和理论分析的正确性与合理性,为研究电励磁爪机发电机的电磁特性分析提供了理论依据。     

动爆冲击波场空间位置分布规律研究

为研究装药速度对爆炸冲击波场空间位置分布规律的影响,对不同速度装药的空中爆炸冲击波场进行了数值模拟,获取了动爆冲击波场演化历程图像。仿真结果表明：装药速度影响下爆炸冲击波波阵面的形状不再为球形,并且冲击波作用场呈现沿装药速度方向移动的现象,其移动量可以由波阵面所围区域几何中心的移动来表征,移动停止时几何中心的移动距离与装药速度大小近似成正比。对几何中心的移动距离开展了量纲分析,并在仿真数据的基础上建立了装药速度影响下几何中心移动距离的工程计算模型,校验结果表明,计算模型的精度较好,具有一定普适性。     

面向图计算应用的处理器访存通路优化设计与实现

针对图计算应用的访存特点,提出并实现一种支持高并发、乱序和异步访存的高并发访存模块(High Concurrency and high Performance Fetcher, HCPF)。通过软-硬件协同的设计方法,HCPF可同时处理192条共8种类型的内存访问请求,且访存粒度可由用户定义,满足图计算应用对海量低延迟细粒度数据访问的需求。同时,HCPF扩展了基于内存语义的跨计算节点定制互连技术,支持远程内存的细粒度直接访问,为后续实现分布式图计算框架提供技术基础。结合上述两个核心研究内容,基于流水线RISC-V处理器核,设计并实现了可支持HCPF的RISC-V片上系统(System-on-Chip,SoC)架构,搭建基于FPGA的原型验证平台,并使用自研测试程序对HCPF进行初步性能评测。实验结果表明,HCPF相比原有访存通路,最高可将基于数组和随机地址的两种随机内存访问性能分别提升至3.5倍和2.7倍。远程内存直接访问4 Byte数据的延时仅为1.63μs。     

DARPA2潜艇模型定常流动 黏性流场和水动力计算

为了进一步验证SA湍流模式模拟分离流动问题的能力,采用SA(C_υ=30)湍流模型,数值求解定常不可压缩的RANS方程,计算DARPA2潜艇模型定常流动黏性流场和水动力;速度-压力耦合采用SIMPLE方法处理,对流项采用二阶迎风格式,隐式迭代求解方程组。得到的数值计算结果与实验值符合较好。潜艇不同部分对水动力的贡献及受攻角的影响是不同的,升力系数随攻角的增加,艉附体的作用明显增强,而指挥台的作用不是很明显;指挥台和艉附体分别存在时,水动力系数随攻角变化的趋势与全附体时是一致的,曲线不存在奇异性变化。     

原始变量守恒形式控制方程的时间准确性分析

基于压力、速度和温度的原始变量为自变量的守恒形式的控制方程可应用于定常流动问题,但是在求解非定常问题,例如某一典型激波管问题时,激波后温度出现过冲现象,即使通过细化网格、提高空间格式精度或者换用其他通量格式仍不能消除,这表明误差可能来自该方法本身。采用一维Euler方程对该方法进行数值分析。分析结果表明,数值误差来自时间项。通过构造相应的双时间步方程,虚拟时间项采用原始变量,而物理时间项采用守恒变量,并在两个相邻物理时间步内作为定常问题求解,可以收敛到相应的守恒形式,消除上述误差,得到准确的非定常数值解。